V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，屬于油井管焊接領(lǐng)域。所述方法包括：焊件準(zhǔn)備、焊件預(yù)熱、焊接和焊后處理的工藝步驟，通過(guò)在油井管上增加塞焊，使焊接接頭有足夠的強(qiáng)度，通過(guò)選擇合適的焊條材料和焊接順序，使焊接接頭有足夠的韌性和疲勞強(qiáng)度，能夠滿足V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)的要求，V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)能夠順利進(jìn)行。
【專利說(shuō)明】V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油井管焊接領(lǐng)域，特別涉及一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]V150鋼級(jí)油井管具有超高強(qiáng)度，能夠滿足深井、超深井油氣田開發(fā)以及復(fù)雜地質(zhì)條件油氣田開發(fā)的需求，可為石油工業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。油井管的質(zhì)量直接關(guān)系油田開發(fā)的安全，因此，V150油井管在使用之前，需要對(duì)其性能進(jìn)行全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)，從而保證深井、超深井油氣田開發(fā)安全，避免人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
[0003]進(jìn)行油井管的全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)時(shí)，需要制備油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣。目前，全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的制備方法是將油井管兩端與特定的輔棒進(jìn)行連接，通過(guò)輔棒將油井管連接到試驗(yàn)設(shè)備上。在油井管與輔棒連接方式中，焊接方式由于密封性能優(yōu)良、安全可靠等成為一種常用的連接方式。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]V150油井管為高鋼級(jí)材料，試驗(yàn)輔棒為30CrMo材料，油井管和試驗(yàn)輔棒成分、冶金性能相差很大，焊接性差。采用現(xiàn)有技術(shù)焊接V150油井管與30CrMo輔棒時(shí)，形成的焊接接頭強(qiáng)度、韌性和疲勞強(qiáng)度等性能均不能滿足V150油井管的要求，進(jìn)行V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)時(shí)，焊縫產(chǎn)生脆斷和疲勞斷裂，使V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)不能順利進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，使V150油井管焊接接頭性能能夠滿足V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)的要求。
[0007]—種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，所述方法按照焊件準(zhǔn)備、焊件預(yù)熱、焊接和焊后處理的步驟進(jìn)行操作，其中，
[0008]所述焊件準(zhǔn)備步驟包括:取油井管，將所述油井管兩端加工油井管焊接坡口，在靠近所述油井管焊接坡口端面處加工塞焊孔；取兩件輔棒，將所述兩件輔棒中每個(gè)輔棒一端加工輔棒焊接坡口，所述每個(gè)輔棒另一端加工螺紋；將所述兩件輔棒分別插入到所述油井管兩端內(nèi)部，并且使得所述兩件輔棒中加工有螺紋的端部朝向外側(cè)，形成油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣；
[0009]所述焊件預(yù)熱步驟為對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行預(yù)熱；
[0010]所述焊接步驟包括:先對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行主焊縫焊接，然后對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行塞焊縫的焊接，所述主焊縫為設(shè)置在所述油井管焊接坡口和所述輔棒焊接坡口交叉處的焊縫，所述塞焊縫為設(shè)置在所述塞焊孔處的焊縫，焊接時(shí)，所述油井管兩端均進(jìn)行所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接，所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接均采用手工電弧焊，選用A材料和B材料的兩種焊條焊接，所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接均先用A材料的焊條打底，焊透根部，然后用B材料的焊條焊滿；
[0011]所述焊后處理步驟為對(duì)焊接完畢的所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行熱處理，然后用保溫材料包裹所述主焊縫、所述塞焊縫及所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的熱影響區(qū)，且冷卻到室溫。
[0012]具體的，所述焊件準(zhǔn)備步驟中，所述塞焊孔設(shè)置在距離所述油井管焊接坡口端面80-1 20mm 處。
[0013]優(yōu)選的，所述焊件準(zhǔn)備步驟中所述塞焊孔至少為2個(gè)，且沿所述油井管周向均勻設(shè)置。
[0014]具體的，所述焊件預(yù)熱步驟中，所述預(yù)熱溫度為100-200°C。
[0015]優(yōu)選的，所述焊接步驟中，所述A材料的焊條為鎳基合金焊條，所述鎳基合金焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:c:≤0.04份，Cr:11.5-14.0份，Mo:≤0.35份，Mn:0.4-0.8 份，Si≤ 0.4 份，P:≤ 0.015 份，S S 0.015 份，Nb:1.8-2.0 份。
[0016]優(yōu)選的，所述焊接步驟中，所述B材料的焊條為低合金高強(qiáng)度鋼焊條，所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:c 0.15份，N1:4.5-6.5份，Mo:0.3-0.8 份，Mn:≤ 1.6 份，Si:0.4-1.0 份，P:≤ 0.030 份，S:≤ 0.030 份。
[0017]優(yōu)選的，所述焊接步驟中，所述A材料的焊條為鎳基合金焊條，所述鎳基合金焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:c:≤0.04份，Cr:11.5-14.0份，Mo:≤0.35份，Mn:0.4-0.8 份，S1:<0.0，P:< 0.015 份，S ≤0.015 份，Nb:1.8-2.0 份;所述 B 材料的焊條為低合金高強(qiáng)度鋼焊條，所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:C:≤ 0.15 份，Ni:4.5-6.5 份，Mo:0.3-0.8 份，Mn:≤ 1.6 份，Si:0.4-1.0 份，P:≤ 0.030份，S≤0.030 份。
[0018]具體的，所述焊接步驟中，先用所述鎳基合金焊條打底，均勻環(huán)焊3~5層，且焊透根部，然后用低合金高強(qiáng)度鋼焊條進(jìn)行焊接，均勻環(huán)焊，坡口焊滿后且焊縫有至少3~4mm加強(qiáng)高度。
[0019]具體的，所述焊后處理步驟中，所述熱處理溫度不低于250°C -400°C。
[0020]具體的，所述兩件輔棒中的螺紋為內(nèi)螺紋或外螺紋。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:通過(guò)焊接制備V150高鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣，并按照SY/T6128-2012《套管、油管螺紋接頭性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行全尺寸拉伸至失效試驗(yàn)、全尺寸外壓至失效試驗(yàn)、全尺寸靜水壓及內(nèi)壓至失效試驗(yàn)，焊縫處均未出現(xiàn)泄漏、斷裂等現(xiàn)象，說(shuō)明V150高鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的焊接接頭有足夠的強(qiáng)度、韌性和疲勞強(qiáng)度，焊縫和熱影響區(qū)不產(chǎn)生裂紋、組織軟化等缺陷，能夠滿足V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)的要求，使V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)能夠順利進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例V150高鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備焊接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中各符號(hào)的含義如下:
[0025]I油井管，2輔棒，3塞焊孔，4油井管焊接坡口，5輔棒焊接坡口，6主焊縫，7塞焊縫。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，所述方法按照如下步驟進(jìn)行操作:
[0029]步驟一焊件準(zhǔn)備:取油井管I，將所述油井管I兩端加工油井管焊接坡口 4，在靠近所述油井管焊接坡口 4端面處加工塞焊孔3 ;取兩件輔棒2，將所述兩件輔棒2中每個(gè)輔棒2 一端加工輔棒焊接坡口 5，所述每個(gè)輔棒2另一端加工螺紋，所述螺紋可以加工成內(nèi)螺紋或外螺紋；將所述兩件輔棒2分別插入到所述油井管I兩端內(nèi)部，并且使得所述兩件輔棒2中加工有螺紋的端部朝向外側(cè)，形成油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣。
[0030]步驟二焊件預(yù)熱:焊前要對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到100-200°C時(shí)開始焊接，以減少焊接應(yīng)力和減緩冷卻速度。
[0031]步驟三焊接:先對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行主焊縫6焊接，然后對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行塞焊縫7的焊接，所述主焊縫6為設(shè)置在所述油井管焊接坡口 4和所述輔棒焊接坡口 5交叉處的焊縫，所述塞焊縫7為設(shè)置在所述塞焊孔3處的焊縫，焊接時(shí)，所述油井管I兩端均進(jìn)行所述主焊縫6和所述塞焊縫7的焊接，所述主焊縫6和所述塞焊縫7的焊接均采用手工電弧焊，選用A材料和B材料的兩種焊條焊接，所述主焊縫6和所述塞焊縫7的焊接均先用A材料的焊條打底，焊透根部，然后用B材料的焊條焊滿。
[0032]油井管I的材料為V150鋼級(jí)材料，輔棒2的材料為30CrMo，兩者均為合金材料，成分和冶金性能相差很大，因此在焊接時(shí)具有較大的難度，本發(fā)明實(shí)施例中，為了加強(qiáng)兩者的焊接強(qiáng)度，在油井管I的兩端加工油井管焊接坡口 4，在輔棒2 —端加工輔棒焊接坡口 5，且角度一致，在油井管焊接坡口 4和輔棒焊接坡口 5交叉處焊接主焊縫6，從而確保油井管I和輔棒2底部焊透，保證單面焊雙面成型，確保主焊縫6機(jī)械強(qiáng)度；另外，在靠近所述油井管焊接坡口 4端面處加工塞焊孔3，所述塞焊孔3沿所述油井管I周向均勻設(shè)置，在塞焊孔3上焊接塞焊縫7，所述塞焊縫7對(duì)主焊縫6起加強(qiáng)作用，提高主焊縫6的機(jī)械強(qiáng)度。所述塞焊孔3在油井管I上的加工位置根據(jù)輔棒2的尺寸確定，優(yōu)選的，在距離油井管焊接坡口4端面80-120mm處加工塞焊孔3，如果距離太大，塞焊孔3對(duì)主焊縫6的加強(qiáng)作用太小，焊接接頭的強(qiáng)度達(dá)不到V150油井管的要求；如果距離太小，會(huì)造成塞焊孔3和主焊縫6重合。塞焊孔3的數(shù)量一般根據(jù)油井管I的外徑進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)油井管I外徑小于4寸半時(shí)，加工2個(gè)塞焊孔，當(dāng)油井管I外徑大于4寸半時(shí)，加工大于3個(gè)塞焊孔，以保證塞焊孔3對(duì)主焊縫6能夠起到有效的加強(qiáng)作用。所述輔棒2另一端加工外部或內(nèi)部螺紋，用于與試驗(yàn)設(shè)備連接，從而通過(guò)輔棒2將V150油井管和試驗(yàn)設(shè)備連接在一起，進(jìn)行V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)。
[0033]焊接時(shí)，先進(jìn)行主焊縫6的焊接，每層焊完后先冷卻，并用鋼絲刷清理干凈焊渣、飛濺等夾雜，然后繼續(xù)焊接下一層，從而保證主焊縫6與輔棒2良好熔合。然后進(jìn)行塞焊縫7的焊接，沿所述油井管I周向均勻設(shè)置的塞焊孔3焊接后形成的塞焊縫7具有加強(qiáng)主焊縫6強(qiáng)度的作用。
[0034]采用手工電弧焊，焊接設(shè)備為直流電焊機(jī)，焊接過(guò)程采用直流反接，由于所用油井管I管徑及材料種類繁多，手工電弧焊的焊接方法可以適用不同管徑油井管I的焊接，因此，在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，使用手工電弧焊比較方便且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
[0035]作為優(yōu)選的，選用A材料和B材料的兩種焊條，A材料為鎳基合金焊條，B材料為低合金高強(qiáng)度鋼焊條，所述鎳基合金焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:c 0.04份，Cr:11.5-14.0 份，Mo: ≤ 0.35 份，Mn:0.4-0.8 份，S1:≤ 0.4 份，P:≤ 0.015 份，S:(0.015份，Nb:1.8-2.0份，其焊縫金屬的典型力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度890MPa，抗拉強(qiáng)度970MPa，伸長(zhǎng)率20%，20°C夏比沖擊功75J ;所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分按重量份為:C 0.15 份，Ni:4.5-6.5 份，Mo:0.3-0.8 份，Mn .( 1.6 份，Si:0.4-1.0份，P:≤0.030份，S:≤0.030份，其焊縫金屬的典型力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度960MPa，抗拉強(qiáng)度1080MPa，伸長(zhǎng)率20%，20°C夏比沖擊功60J。
[0036]所述鎳基合金焊條和所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條形成金屬焊縫的強(qiáng)度及韌性均能夠達(dá)到母材V150高鋼級(jí)材料的強(qiáng)度及韌性要求。
[0037]焊接時(shí)，所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接均先用鎳基合金焊條打底，焊透根部，均勻環(huán)焊3~5層，然后用低合金高強(qiáng)度鋼焊條進(jìn)行焊接，均勻環(huán)焊，坡口焊滿后焊縫要有至少3~4_加強(qiáng)高度，從而保證焊縫強(qiáng)度更高，拉壓抗疲勞性能更強(qiáng)。
[0038]焊接時(shí)，所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接均采用焊條直徑4mm，焊接電流80-120A，焊條擺動(dòng)幅度不超過(guò)焊條芯直徑的3倍，焊接過(guò)程控制層間溫度在90~150°C。
[0039]步驟四焊后處理:焊接完成后，對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行熱處理，熱處理溫度不低于250°C _400°C，然后用保溫材料包裹所述主焊縫6、所述塞焊縫7及所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的熱影響區(qū)，且冷卻到室溫。焊后處理操作的作用主要是消除焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)力、均勻焊縫和熱影響區(qū)的組織、細(xì)化焊縫和熱影響區(qū)的晶粒，通過(guò)熱處理可以使焊縫金屬與母材金屬更好的熔合。
[0040]焊接V150鋼級(jí)油井管性能檢測(cè):對(duì)焊接后的V150油井管按照SY/T6128-2012《套管、油管螺紋接頭性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行全尺寸拉伸至失效試驗(yàn)、全尺寸外壓至失效試驗(yàn)、全尺寸靜水壓及內(nèi)壓至失效試驗(yàn)，焊縫均未出現(xiàn)裂紋及泄漏、斷裂等失效行為，即焊縫性能滿足V150鋼級(jí)油井管性能要求。
[0041]實(shí)施例2
[0042]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，該方法的具體實(shí)施過(guò)程同實(shí)施例1，所不同的是:
[0043]油井管I規(guī)格為:Φ 244.48mmX 15.1lmm V150鋼級(jí)油井管，化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為:C:0.40%, Si:0.18%, Mn:0.50%, P:0.014%, S:0.0065%, Cr:1.05%, Mo:0.25%, Ni:
0.043%，余量為 Fe。
[0044]所述輔棒焊接坡口 5和所述油井管焊接坡口 4角度為38°。在距所述油井管焊接坡口 4端面105mm處加工3個(gè)塞焊孔，塞焊孔3沿管周均布，所述塞焊孔3加工坡口角度為38°。焊前對(duì)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到150°C時(shí)開始焊接。采用手工電弧焊，焊接設(shè)備為直流電焊機(jī)，焊接過(guò)程采用直流反接。選用A、B兩種材料的焊條，A材料為鎳基合金焊條，B材料為低合金高強(qiáng)度鋼焊條，所述鎳基合金焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:C 0.04 份，Cr:11.5-14.0 份，Mo:≤ 0.35 份，Mn:0.5 份，Si 0.3 份，P:≤0.015份，S:≤0.015份，Nb:2.0份；所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其百分比為:C :.≤ 0.15 份，Ni:4.0-5.0 份,Mo:0.5-0.8 份,Mn:≤1.4 份，Si:0.6-1.0份，P:≤ 0.030 份K 0.030 份。
[0045]焊接時(shí)，先進(jìn)行主焊縫6的焊接，每層焊完后先冷卻，并用鋼絲刷清理干凈焊渣、飛濺等夾雜，然后繼續(xù)焊接下一層，從而保證主焊縫6與輔棒2良好熔合。主焊縫6與輔棒2熔合完好后進(jìn)行塞焊縫7的焊接。
[0046]焊接時(shí)，主焊縫6和塞焊縫7均先用鎳基合金焊條打底，焊透根部，均勻環(huán)焊4層，然后用低合金高強(qiáng)度鋼焊條進(jìn)行焊接，均勻環(huán)焊，坡口焊滿后焊縫加強(qiáng)高度為4mm。
[0047]焊接時(shí)，主焊縫6和塞焊縫7均采用焊條直徑4_，焊接電流160A，電弧電壓盡量低，焊條小角度擺動(dòng)，覽度約lOrnm，控制層間溫度為120 C。
[0048]焊接工作完成后，對(duì)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行熱處理，溫度為250°C，然后用保溫材料包裹主焊縫6、塞焊縫7及主焊縫6、塞焊縫7兩側(cè)各10mm范圍的熱影響區(qū)，且冷卻到室溫。
[0049]對(duì)焊接V150油井管進(jìn)行全尺寸拉伸至失效試驗(yàn)，失效值為10365kN，達(dá)到設(shè)備最大能力，試驗(yàn)終止，焊縫未發(fā)生斷裂等失效行為。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，通過(guò)焊件準(zhǔn)備、預(yù)熱、焊接和焊后處理的工藝步驟，完成V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的制備，對(duì)焊接后的V150油井管進(jìn)行全尺寸試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中焊縫未出現(xiàn)裂紋、斷裂等失效行為，說(shuō)明焊縫性能滿足V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)的要求。
[0051]實(shí)施例3
[0052]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，該方法的具體實(shí)施過(guò)程同實(shí)施例1，所不同的是:
[0053]油井管I規(guī)格為:Φ 177.80mmX 12.65mm V150鋼級(jí)油井管，化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為:C:0.25%, Si:0.23%, Mn:0.55%, P:0.0046%, S:0.0016%, Cr:1.02%, Mo:0.78%, Ni:
0.046%, Cu:0.051%,余量為 Fe。
[0054]所述輔棒焊接坡口 5和所述油井管焊接坡口 4角度為37°。在距所述油井管焊接坡口 4端面90mm處加工3個(gè)塞焊孔，塞焊孔沿管周均布，所述塞焊孔3加工一定角度的坡口，坡口角度為37°。
[0055]焊前對(duì)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到180°C時(shí)開始焊接。
[0056]焊接時(shí)，先進(jìn)行主焊縫6的焊接，每層焊完后先冷卻，并用鋼絲刷清理干凈焊渣、飛濺等夾雜，然后繼續(xù)焊接下一層，從而保證焊縫金屬與母材金屬良好的熔合。主焊縫6與輔棒2熔合完好后進(jìn)行塞焊縫7的焊接。
[0057]焊接材料及焊接方法同實(shí)施例2。焊接時(shí)，主焊縫6和塞焊縫7均先用鎳基合金焊條打底，焊透根部，均勻環(huán)焊2層，然后用低合金高強(qiáng)度鋼焊條進(jìn)行焊接，均勻環(huán)焊，坡口焊滿后焊縫加強(qiáng)高度為3mm。
[0058]焊接時(shí)，主焊縫6和塞焊縫7均采用焊條直徑4mm，焊接電流140A，電弧電壓盡量低，焊條小角度擺動(dòng)，寬度約8_，焊接過(guò)程控制層間溫度為150°C。
[0059]焊接工作完成后，對(duì)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行熱處理，熱處理溫度300°C，然后用保溫材料包裹主焊縫6、塞焊縫7及主焊縫6、塞焊縫7兩側(cè)各300_范圍的熱影響區(qū)，且冷卻到室溫。
[0060]對(duì)焊接后V150油井管進(jìn)行2次全尺寸外壓至失效試驗(yàn)，失效值分別為130.6MPa、133.8MPa，管體發(fā)生擠毀失效，試驗(yàn)終止，焊縫處未出現(xiàn)裂紋。
[0061]本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，通過(guò)焊件準(zhǔn)備、預(yù)熱、焊接和焊后處理的工藝步驟，完成V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的制備，對(duì)焊接后的V150油井管進(jìn)行全尺寸外壓至失效試驗(yàn)，管體發(fā)生擠毀失效，試驗(yàn)終止，焊縫處未出現(xiàn)裂紋，說(shuō)明焊縫性能滿足V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)的要求。
[0062]實(shí)施例4
[0063]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，該方法的具體實(shí)施過(guò)程同實(shí)施例1，所不同的是:
[0064]油井管I為規(guī)格為:Φ244.48mmX13.84mmV150鋼級(jí)油井管，化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為:C:0.21%, Si:0.20%, Mn:0.85%, P:0.010%, S:0.0015%, Cr:1.06%, Mo:0.57%, Ni:
0.032%, V:0.095%，余量為 Fe。
[0065]所述輔棒焊接坡口 5和所述油井管焊接坡口 4角度為37.5°。在距所述油井管焊接坡口 4端面10mm處加工3個(gè)塞焊孔，塞焊孔沿管周均布，所述塞焊孔3加工一定角度的坡口，坡口角度為37.5°。
[0066]焊前對(duì)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到180°C時(shí)開始焊接。
[0067]焊接方法及焊接材料同實(shí)施例2。焊接時(shí)，先進(jìn)行主焊縫6的焊接，每層焊完后先冷卻，并用鋼絲刷清理干凈焊渣、飛濺等夾雜，然后繼續(xù)焊接下一層，從而保證焊縫金屬與母材金屬良好的熔合。主焊縫6與輔棒2良好熔合后進(jìn)行塞焊縫7的焊接。
[0068]焊接時(shí)，主焊縫6和塞焊縫7均先用鎳基合金焊條打底，焊透根部，均勻環(huán)焊3層，然后用低合金高強(qiáng)度鋼焊條進(jìn)行焊接，均勻環(huán)焊，坡口焊滿后焊縫加強(qiáng)高度為3mm。
[0069]焊接時(shí)，主焊縫6和塞焊縫7均采用焊條直徑4mm，焊接電流150A，電弧電壓盡量低，焊條小角度擺動(dòng)，寬度約8_，焊接過(guò)程控制層間溫度為150°C。
[0070]焊接工作完成后，對(duì)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行熱處理，溫度為200°C，然后用保溫材料包裹主焊縫6、塞焊縫7及主焊縫6、塞焊縫7兩側(cè)各200_范圍內(nèi)的熱影響區(qū)，且冷卻到室溫。
[0071]對(duì)焊接后V150油井管進(jìn)行2次全尺寸靜水壓及內(nèi)壓至失效試驗(yàn)，失效值分別為155.4MPa、157.6MPa，螺紋連接處出現(xiàn)泄漏，試驗(yàn)終止，焊縫處未出現(xiàn)泄漏、斷裂等現(xiàn)象。
[0072]本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，通過(guò)焊件準(zhǔn)備、預(yù)熱、焊接和焊后處理的工藝步驟，完成V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的制備，對(duì)焊接后的V150油井管進(jìn)行全尺寸靜水壓及內(nèi)壓至失效試驗(yàn)，螺紋連接處出現(xiàn)泄漏，試驗(yàn)終止，焊縫處未出現(xiàn)泄漏、斷裂等現(xiàn)象，說(shuō)明焊縫性能滿足V150油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)的要求。
[0073]上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0074]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.V150鋼級(jí)油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣制備方法，其特征在于，所述方法按照焊件準(zhǔn)備、焊件預(yù)熱、焊接和焊后處理的步驟進(jìn)行操作，其中， 所述焊件準(zhǔn)備步驟包括:取油井管，將所述油井管兩端加工油井管焊接坡口，在靠近所述油井管焊接坡口端面處加工塞焊孔；取兩件輔棒，將所述兩件輔棒中每個(gè)輔棒一端加工輔棒焊接坡口，所述每個(gè)輔棒另一端加工螺紋；將所述兩件輔棒分別插入到所述油井管兩端內(nèi)部，并且使得所述兩件輔棒中加工有螺紋的端部朝向外側(cè)，形成油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣； 所述焊件預(yù)熱步驟為對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行預(yù)熱； 所述焊接步驟包括:先對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行主焊縫焊接，然后對(duì)所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行塞焊縫的焊接，所述主焊縫為設(shè)置在所述油井管焊接坡口和所述輔棒焊接坡口交叉處的焊縫，所述塞焊縫為設(shè)置在所述塞焊孔處的焊縫，焊接時(shí)，所述油井管兩端均進(jìn)行所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接，所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接均采用手工電弧焊，選用A材料和B材料的兩種焊條焊接，所述主焊縫和所述塞焊縫的焊接均先用A材料的焊條打底，焊透根部，然后用B材料的焊條焊滿； 所述焊后處理步驟為對(duì)焊接完畢的所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣進(jìn)行熱處理，然后用保溫材料包裹所述主焊縫、所述塞焊縫及所述油井管全尺寸實(shí)物試驗(yàn)試樣的熱影響區(qū)，且冷卻到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的方法，其特征在于，所述焊件準(zhǔn)備步驟中，所述塞焊孔設(shè)置在距離所述油井管焊接坡口端面80-120mm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊件準(zhǔn)備步驟中所述塞焊孔至少為2個(gè)，且沿所述油井管周向均勻設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊件預(yù)熱步驟中，所述預(yù)熱溫度為100-200。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接步驟中，所述A材料的焊條為鎳基合金焊條，所述鎳基合金焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:c:≤ 0.04份，Cr:11.5-14.0 份，Mo:≤ 0.35 份，Mn:0.4-0.8 份，S1:≤ 0.4 份，P:≤ 0.015 份，S:≤ 0.015份，Nb:1.8-2.0 份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接步驟中，所述B材料的焊條為低合金高強(qiáng)度鋼焊條，所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:C:≤0.15 份，Ni:4.5-6.5 份，Mo:0.3-0.8 份,Mn:≤ 1.6 份，Si:0.4-1.0 份，P:≤ 0.030 份，S:≤ 0.030 份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接步驟中，所述A材料的焊條為鎳基合金焊條，所述鎳基合金焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:c:<0.04份，Cr:11.5-14.0 份，Mo S 0.35 份，Mn:0.4-0.8 份，Si S 0.4 份，P S 0.015 份，S:≤ 0.015 份，Nb:1.8-2.0份；所述B材料的焊條為低合金高強(qiáng)度鋼焊條，所述低合金高強(qiáng)度鋼焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分及其重量份為:C:≤0.15份，N1:4.5-6.5份，Mo:0.3-0.8份，Mn:≤1.6份，Si:0.4-1.0 份，P..≤ 0.030 份，S S 0.030 份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接步驟中，先用所述鎳基合金焊條打底，均勻環(huán)焊3~5層，且焊透根部，然后用低合金高強(qiáng)度鋼焊條進(jìn)行焊接，均勻環(huán)焊，坡口焊滿后且焊縫有至少3~4mm加強(qiáng)高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊后處理步驟中，所述熱處理溫度不低于 250 0C -400 0C ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的方法，其特征在于，所述兩件輔棒中的螺紋為內(nèi)螺紋或外螺紋。
【文檔編號(hào)】B23K9/02GK104070263SQ201310109959
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】王蕊, 李東風(fēng), 韓軍, 楊鵬, 婁琦, 張廣路, 張丹, 韓新利 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所